IDrive2000高压变频器在离心式循环压缩机上的设计方案

概述：通过对离心式循环压缩机运行工艺的了解，上海亚东石化有限公司采用上海亿思特电气股份有限公司研发、生产的IDrive高压变频器对电机进行调速改造，取得了很大的节能效益。随着高压变频器市场的进一步成熟，将会有越来越多的设备列入改造之列，为国家的节能减排作出贡献。

一、项目概况 　　

上海亚东石化有限公司成立于2003年1月，公司位于上海市奉贤区，经过几年发展，公司拥有20000t/a丙醛装置，10000t/a丙醇装置，15000t/a丁辛醇残液回收装置，30000t/a辛醇装置，其中高压变频器应用在丙醛车间的循环气压缩机上。此负载设备为离心式循环压缩机，参数如下： 　　

压缩机型号 4V-2S 电动机型号 YB450M1-2 　　

生产厂家 锦西化工机械厂 生产厂家 南阳防爆电机厂 　　

介质 合成气(CO，H2等)   额定功率Pdn 450kW 　　功率 323 kW 额定转速n0 2980 r/min 　

额定转速 14029 r/min     额定电压U0 6kV 　　  额定流量 20190 m3/h 

额定电流I0 52.1A 　　    入口压力 1.35 MPa 额定功率因数 0.88 　　

出口压力 1.85 MPa 　　  增速箱增速比 1:4.7 　　　

二、生产工艺流程 　　

来自辛醇车间的合成气与烯径厂的乙烯混合进入合成反应塔，在催化剂的作用下生成气相丙醛经过冷却，冷凝得到粗丙醛，气体经循环气压缩机，返回合成反应器，液相粗丙醛进入精馏塔精馏得到丙醛产品。粗丙醛收集系统工艺流程如图1所示：

 　　                                 图1：粗丙醛收集系统工艺流程图 　　

在实际应用中，工频时每次启动压缩机都是重载启动，启动起来十分不容易，同时还给工艺上带来很大隐患，比如噪音大，启动电流大，影响设备寿命、压力突变等。另外，由于负载的波动性较大，电机很少在满载情况下运行，仅依靠关出口阀、打回流来调节流量，浪费严重，能耗较高，运行十分不经济。为了解决这一系列问题，通过多方调研，我厂决定采用高压变频器对电机进行调速改造。 　　

三、改造方案 　　

1、设备选型 　　

根据用户电机参数及负载情况，配置由亿思特公司生产的IDrive2000系列高压变频调速系统;该产品具有设计余量大、过载能力强，操作方便，质量可靠等优点。循环压缩机使用变频器型号以及主要参数如下：

2、 一次主回路方案 　　

据客户需求，综合考虑客户现场实际运行特点，以及产品的先进性、可靠性和高性价比，选用IDrive2000系列高压变频调速系统进行系统方案设计。为了充分保证系统的可靠性以及设备的利用率，变频器配置方案采用“一拖一手动”方式，即一台电机配置一套变频装置，任何一台电机都可工作在变频运行状态或工频运行状态，彼此独立，互不影响;其原理图如下：

 　           　             图4：手动旁路柜方案示意图 　　

原理说明： 　　

对于6kV设备，QF1为上级用户高压柜开关， QS为高压隔离刀闸，QS1、QS21、QS22构成旁路部分。QS1与QS22闭合，QS21断开，电机以变频方式运行;QS1与QS22断开，QS21闭合，电机以工频方式运行。其中QS21与QS1、QS22严格“五防”互锁。当变频器出现需要维护时，旁路切换完成后，电机以工频运行方式时，不影响用户的正常生产;当变频器进行维护完成后，重新将电机切换到变频运行方式，操作简单、可靠。 　　

四、高压变频器节能改造情况 　　

1. 现场技术数据： 改变频后比工频运行时的参数对比表：

五、电机变频改造后的运行情况 　　

采用变频调速后，带来的最大好处有以下几点： 　　

1.电机实现软启动，电机启动电流远远小于额定电流，启动时间相应延长，对电网冲击很小。 　　

2.压缩机出入口压力差降低了很多。以前压差5公斤，设备啸叫严重，能达到120分贝;改变频后压差为0.8公斤，噪音仅为75分贝左右。从而减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，降低了噪音，有效的延长了电机的使用寿命，相应地延长了许多零部件的寿命;同时极大的减轻了对管道的冲击，有效延长了管道的检修周期，减少了检修维护开支，节约大量维护费用。 　　

3.输入电流减少很多，以前电流很多都做了无功，浪费极大。下图4的运行参数为例，可见其输入电流减少了很多。       　　             　

4. 功率因数由原来的0.8左右提高到0.95以上，不仅省去了功率因数补偿装置，而且减少了线路损耗; 　　

六、结论 　

本设计通过对循环气压缩机的电机变频调速改造，有效解决了之前运行过程中出现的启动困难问题，改善了生产工艺，延长了设备检修周期，并且取得了良好的经济效益。